竹粉-聚丙烯復(fù)合材料性能及其界面特征.pdf

1、界面是竹/塑復(fù)合材料的核心科學(xué)問題，揭示其微觀結(jié)構(gòu)，闡明其界面形成的機理對復(fù)合材料的制備工藝優(yōu)化及材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的理論與實際意義。本論文以聚丙烯(PP)和竹粉為主要原料，采用注射成型的方法制備了竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料。 本論文采用體視顯微鏡和顯微圖像測量分析系統(tǒng)研究了不同形態(tài)(粒徑、長徑比)的竹纖維對復(fù)合材料力學(xué)、熱學(xué)及加工性能的影響；通過正交試驗，分析了影響竹/塑復(fù)合材料力學(xué)性能的因素水平，并比較不同偶聯(lián)劑及其用

2、量對復(fù)合材料性能的影響；通過掃描電鏡對竹/塑復(fù)合材料的界面微觀形貌進行觀測，分析了復(fù)合材料的界面形態(tài)、界面結(jié)構(gòu)的影響及與界面性能之間的關(guān)系；采用計算機圖象處理方法，建立了竹/塑復(fù)合材料宏觀力學(xué)特性與界面形貌之間的聯(lián)系。 主要結(jié)論如下： 1.通過比較20目～200目竹粉的纖維長度、寬度及長寬比的變異系數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，40目的竹粉纖維長度及長寬比較穩(wěn)定，變異系數(shù)比較小。隨著粒徑的減小，竹粉中的薄壁細胞的數(shù)量逐級減少，隨著目數(shù)的

3、增加，纖維變得細而長，表面也越光滑。 2.在40～120目竹粉粒徑范圍內(nèi)，竹/塑復(fù)合材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度隨粒徑的減小呈下降的趨勢。與粒徑為120目的竹粉比較，40目竹粉填充的復(fù)合材料的拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度分別高9.8％，10.5％、27％。通過復(fù)合材料的掃描電鏡(SEM)圖片可以觀察到：粒徑大的竹粉填充聚丙烯塑料的復(fù)合材料在界面形成了較深的界面擴散和機械互鎖，因而表現(xiàn)為更好的宏觀力學(xué)性能。 3.

4、由正交試驗的方差分析得出：竹粉用量對復(fù)合材料的彎曲強度、彎曲模量、拉伸強度和斷裂伸長率的影響十分顯著，對沖擊強度影響較為顯著；偶聯(lián)劑用量和流變儀轉(zhuǎn)速兩因素對彎曲強度影響較為顯著；潤滑劑用量對主要力學(xué)性能參數(shù)值影響不顯著。 4.通過對竹/塑復(fù)合材料的掃描電鏡圖片分析，可以看出：未經(jīng)偶聯(lián)劑處理的竹粉纖維外形較清晰，斷面出現(xiàn)了明顯的界面相分離，同時，在斷面可以看到竹粉團聚現(xiàn)象；經(jīng)過偶聯(lián)劑處理的斷面，被拔脫的纖維表面明顯可見基體顆粒，說

5、明，纖維在拔脫時，連同基體一起拔出來，可見，馬來酸酐接枝聚丙烯(MAPP)能很好的浸潤竹粉，使竹粉與聚丙烯樹脂之間界面產(chǎn)生很好的粘合作用。通過紅外光譜分析，竹粉經(jīng)過MAPP處理后，竹粉紅外光譜圖中的羥基伸縮振動峰比未處理的(對照)竹粉中的羥基伸縮振動峰小，且竹粉紅外光譜特征基團頻率區(qū)出現(xiàn)了酯(1733cm-1)的吸收峰及對稱甲基(1380cm-1)的彎曲伸縮振動，表明，MAPP中的馬來酸酐基團與竹粉中的羥基發(fā)生了酯化反應(yīng)。 5.